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我正在编写一个处理管道的简单外壳。我有工作代码，但我不太明白它是如何在幕后工作的。这是我需要帮助理解的修改后的代码片段（我删除了错误检查以缩短它）：

int fd[2];
pipe(fd);

if (fork()) { /* parent code */
    close(fd[1]);
    dup2(fd[0], 0);

    /* call to execve() here */

} else { /* child code */
    close(fd[0]);
    dup2(fd[1], 1);
}

我对我的问题有猜测，但仅此而已 - 猜测。以下是我的问题：

  1. 阻塞在哪里执行？在我见过的所有示例代码中，read()并write()提供了阻塞，但我不需要在这里使用它们。我只是复制 STDIN 指向管道的读取端和 STDOUT 指向管道的写入端。我猜正在发生的是 STDIN 在执行后dup2(fd[0], 0)正在执行阻塞。这个对吗？
  2. 据我了解，每个正在运行的进程都有一个描述符表，指向文件表中打开的文件。当进程重定向 STDIN、STDOUT 或 STDERR 时会发生什么？这些文件描述符是否在所有进程的描述符表中共享？还是每个流程都有副本？重定向一个是否会导致更改在所有这些中反映出来？

  3. 在调用pipe()和随后的调用之后fork()，管道有 4 个“端”打开：父级访问的读取和写入端以及子级访问的读取和写入端。在我的代码中，我关闭了父母的写入端和孩子的读取端。但是，在完成管道后，我不会关闭剩余的两端。代码工作正常，所以我假设某种隐式关闭已经完成，但这都是猜测工作。我应该像这样添加显式调用来关闭剩余的两端吗？

    int fd[2];
pipe(fd);

if (fork()) { /* parent code */
    close(fd[1]);
    dup2(fd[0], 0);

    /* call to execve() here */

    close(fd[0]);

} else { /* child code */
    close(fd[0]);
    dup2(fd[1], 1);
    close(fd[1]);
}

  4. 这更多是关于管道过程如何工作的概念性问题。有管道的读取端，由文件句柄引用，fd[0]管道的写入端，由文件句柄引用fd[1]。管道本身只是一个字节流表示的抽象。文件句柄代表打开的文件，对吗？那么这是否意味着在系统的某个地方，有一个文件（由 指向fd[1]），其中包含我们想要通过管道发送的所有信息？并且在通过字节流推送该信息之后，有一个文件（由 指向fd[0]），其中也写入了所有信息，从而创建了管道的抽象？

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2 回答 2

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  1. 您提供的代码中没有任何内容块。fork, dup2, 和close所有立即操作。该代码不会在您打印的行中的任何地方暂停执行。如果您观察到任何等待或挂起，则它位于代码中的其他位置（例如，在对waitpidorselect或的调用中read）。

  2. 每个进程都有自己的文件描述符表。文件对象在所有进程之间是全局的（文件系统中的文件可能会被多次打开，不同的文件对象代表它），但文件描述符是每个进程的，这是每个进程引用文件对象的一种方式。因此，像“1”或“2”这样的文件描述符仅在您的进程中有意义——“文件编号 1”和“文件编号 2”可能与另一个进程的含义不同。但是进程可以引用同一个文件对象（尽管每个进程可能有不同的编号）。

    因此，从技术上讲，这就是为什么您可以在文件描述符上设置两组标志的原因，即不在进程之间共享的文件描述符标志 (F_CLOEXEC)，以及甚至在进程之间共享的文件对象标志 (例如 O_NONBLOCK) .

    除非你在 stdin/stdout/stderr 上做一些奇怪的事情，比如 freopen（很少见），否则它们只是 fds 0、1、2 的同义词。当您要写入原始字节时，请write使用文件描述符编号进行调用；如果您想编写漂亮的字符串，请fprintf使用 stdin/stdout/stderr 调用——它们位于同一个地方。

  3. 没有完成任何隐式关闭，你只是逃避它。是的，你应该在完成后关闭文件描述符——从技术上讲，我写if (fd[0] != 0) close(fd[0]);只是为了确保！

  4. 不，没有任何内容写入磁盘。这是一个内存支持的文件，这意味着缓冲区不会存储在任何地方。当您写入磁盘上的“常规”文件时，写入的数据由内核存储在缓冲区中，然后尽快传递到磁盘以提交。当您写入管道时，它会同样进入内核管理的缓冲区，但通常不会进入磁盘。它只是坐在那里，直到它被管道的读取端读取，此时内核丢弃它而不是保存它。

    管道有一个读写端，所以写入的数据总是在缓冲区的末尾，读出的数据从缓冲区的头部取出，然后被删除。因此，流动有严格的顺序，就像在物理管道中一样：进入一端的水滴首先从另一端流出。如果远端的水龙头已关闭（进程未读取），则您无法将更多数据推送（写入）到管道的末端。如果没有写入数据并且管道清空，则必须在读取时等待，直到有更多数据通过。

于 2014-01-09T23:50:46.317 回答
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首先，您通常在子execve进程中调用或其姐妹调用之一，而不是在父进程中。请记住，父母知道自己的孩子是谁，但反之亦然。

管道下面实际上是一个由操作系统处理的缓冲区，这样可以保证如果缓冲区已满，则尝试写入它会阻塞，如果没有可读取的内容，则可以保证对它的读取阻塞。这就是您遇到的阻塞的来源。

在过去的美好时光，当缓冲区很小且计算机运行缓慢时，您实际上可以依靠间歇性唤醒读取过程，即使是少量数据，例如几十千字节的数量级也是如此。现在，在许多情况下，阅读过程可以一次性获得输入。

于 2014-01-10T00:02:02.657 回答